【Leetcode刷题笔记之链表篇】面试题 02.04. 分割链表

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前言

为什么要写刷题笔记？
写博客的过程也是对自己刷题过程的梳理和总结，是一种耗时但有效的方法。
当自己分享的博客帮助到他人时，又会给自己带来额外的快乐和幸福。
（刷题的快乐+博客的快乐，简直是奖励翻倍，快乐翻倍有木有QAQ）

题目内容

给你一个链表的头节点 head 和一个特定值x，请你对链表进行分隔，使得所有 小于 x的节点都出现在 大于或等于 x的节点之前。

你不需要 保留 每个分区中各节点的初始相对位置。

原题链接（点击跳转）

贪吃蛇玩法

总体而言，要想实现分割链表的目的有两种大的思路。一种是不创建新的链表，直接在原链表上面进行相应的操作。另一种是创建一个新的链表，将原来的链表挪到新链表中，同时达到想要的效果。

我们先来学习第一种思路，也不创建新的链表，直接在原链表上面进行操作。
对于链表相关的OJ题目，尤其是单链表题目，一定要考虑链表为空和仅有一个结点这两种特殊场景。本题中我们先判断链表是否为空，若为空，直接返回原链表头节点head。（这样可以简化后续思考和编写代码的难度）

if(head == NULL || head->next == NULL)
       return head;

接下来，我们就只需考虑链表至少有两个结点的情况。通过先遍历一遍链表，找到链表的尾节点tail，然后再重新遍历一遍链表，将val值大于等于k的结点尾插到tail后面即可。

    //找尾
    struct ListNode* tail = head;
    while(tail->next){
        tail = tail->next;
    }

在画图分析的过程中，我们可以发现，如果cur重新遍历链表将前面大于等于k的结点尾插到tail后面，那么整个过程终止的条件是什么？是cur走到链表结尾，也就是while(cur != NULL)吗？但是问题是cur真的可以走到链表的结尾吗？继续往下走我们会发现好像进入了死循环了，永远都不会满足while终止的条件。

为了解决这个问题，我们需要一个标记点mark，来帮助我们确定停止的位置，我们想要的是cur遍历一遍链表，而不是死循环（就像是贪吃蛇一样，一直吃，吃到尾巴就结束了）。所以在一开始找到尾节点tail后，应该把这个位置标记起来，帮助我们确定while循环终止的条件。

通过图解分析，我们可以确定，当cur到达mark点时就停止了，不管mark点处的val值是否小于k，该点的位置都不需要变动。

完整代码

//在原链表上操作
struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x){
    if(head == NULL || head->next == NULL)
       return head;
    //找尾
    struct ListNode* tail = head;
    while(tail->next){
        tail = tail->next;
    }
    //从头遍历将val >= x的结点尾插到tail后面
    struct ListNode *prev = NULL,*cur = head,*mark = tail;
    while(cur != mark){
        struct ListNode* next = cur->next;
        if(cur->val >= x){
            if(cur == head)
                head = next;
            cur->next = tail->next;
            tail->next = cur;
            tail = tail->next;
            if(prev)
                prev->next = next;
        }
        else{
            prev = cur;
        }
        cur = next;
    }
    return head;
}

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尾插合并法

除了在原链表上直接操作外，我们还可以通过新建链表来实现分割链表的功能。

具体思路是：将原链表中val值小于k的结点尾插到新链表newhead中。这样遍历一遍原链表后，val值小于k的结点就全部到新链表newhead了，剩下的结点都是val值大于等于k的，直接将剩下的结点全部尾插到新链表newhead中即可。

算法图解

函数实现

struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x){
    struct ListNode *cur = head,*prev = NULL;
    struct ListNode *newhead,*tail;
    newhead = tail = NULL;
    while(cur){
        struct ListNode* next = cur->next;
        if(cur->val < x){
            if(cur == head){
                head = next;
            }
            if(tail == NULL){
                cur->next = tail;
                newhead = tail = cur;
            }
            else{
                cur->next = tail->next;
                tail->next = cur;
                tail = tail->next;
            }
            if(prev){
                prev->next = next;
            }
        }
        else
            prev = cur;
        cur = next;
    }
    //合并两个链表
    if(tail)
      tail->next = head;
    else
       newhead = head;
    return newhead;
}

代码优化

为了简化函数内部的判断逻辑，我们可以使用带哨兵位的头节点guard来优化以上代码。要注意使用完哨兵位头节点后，对其进行释放，避免内存泄漏！

struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x){
    struct ListNode *cur = head,*prev = NULL;
    struct ListNode* guard = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    guard->next = NULL;
    struct ListNode *newhead,*tail;
    newhead = tail = guard;//新链表直接指向哨兵位
    while(cur){
        struct ListNode* next = cur->next;
        if(cur->val < x){
            if(cur == head){
                head = next;
            }
            cur->next = tail->next;
            tail->next = cur;
            tail = tail->next;
            if(prev){
                prev->next = next;
            }
        }
        else
            prev = cur;
        cur = next;
    }
    //合并两个链表
    tail->next = head;
    newhead = newhead->next;
    free(guard);//释放哨兵位
    return newhead;
}